Насосы химических производств

•способность работать при высокой частоте вращения;

•лучшая равномерность подачи в сравнении с поршневыми насосами;

•реверсивность – возможность менять направление перекачивания при изменении направления вращения шестерней.

Недостатки:

•невысокая (по сравнению с динамическими насосами) производительность (не более 0,1 м3/ч);

•нерегулируемость рабочего объёма;

•наличие запертых объёмов, из которых необходимо предусмотреть отведение жидкости, чтобы избежать возникновения большого момента сопротивления, вызванного малой сжимаемостью жидкости.

Области применения

Шестерёнчатые насосы широко используются в системах объёмного гидростатического привода и в системах смазки. Шестерёнчатые насосы применяются для получения давлений до 20 МПа (теоретически при очень чистой жидкости и высокой точности изготовления).

Рис. 17. Шестерёнчатые насосы с внешним (а) и внутренним (б) зацеплениями в разрезе

21

Кулачковый и шестёренчатый героторный насосы

Рис. 18. Кулачковый насос в разрезе (а) и колесо шестерёнчатого героторного насоса (б)

Принцип работы

При неизменных моменте и частоте вращения, давление и напор, создаваемые шестерёнчатым насосом, тем выше, чем больше число зубьев его шестерней. Однако с ростом числа зубьев шестерней падает производительность насоса. Для повышения производительности при неизменных габаритных размерах шестерёнчатого насоса требуется уменьшить число зубьев, меняя соответствующим образом их геометрию. При минимально возможном числе зубь-

ев шестерёнчатый насос с внешним зацеплением вырождается в кулачковый насос, а шестерёнчатый насос с внутренним зацеплением – в шестеренчатый героторный.

Рис. 19. Кулачковый насос с серповидными кулачками в разрезе

22

Винтовой насос

1

2

Рис. 20. Схема винтового насоса:

1 – ведущий винт; 2 – ведомые винты

Принцип работы

Винтовые насосы имеют ведущий винт 1 и несколько ведомых винтов 2. Винты имеют профиль, обеспечивающий полную герметизацию области нагнетания от области всасывания. При вращении винтов жидкость, заполняющая впадины в нарезках винтов, перемещается вдоль оси насоса и вытесняется в линию нагнетания. Винты, входя винтовыми выступами в канавки смежного винта, создают замкнутое пространство, не позволяя жидкости перемещаться назад. Таким образом, по принципу действия винтовые насосы аналогичны шестерёнчатым и отличаются от последних тем, что жидкость перемещается вдоль оси вращения. Давление, создаваемое винтовыми насосами, зависит от числа шагов винтовой нарезки и увеличивается с возрастанием отношения длины витка к его диаметру. Производительность винтового насоса растёт с увеличением числа оборотов, при этом давление остаётся постоянным.

23

Достоинства:

•высокая надёжность;

•возможность перекачивания вязких жидкостей;

•более высокая производительность по сравнению с шестерёнчатыми насосами (до 300 м3/ч);

•лучшая равномерность подачи в сравнении с поршневыми насосами;

•возможность получить высокое давление (до 30 МПа) на выходе без множества каскадов нагнетания;

•реверсивность – возможность менять направление перекачивания при изменении направления вращения винтов;

•хорошая сбалансированность механизма и, как следствие, – низкий уровень шума при работе.

Недостатки:

• сложность и высокая стоимость изготовления насоса.

Рис. 21. Двухвинтовой насос Leistritz в разрезе

24

Одновинтовой (шнековый) насос

Рис. 23. Схема одновинтового (шнекового) насоса:

1 – корпус; 2 – цилиндр; 3 – винт (шнек); 4 – всасывающая полость; 5 – нагнетательная полость

Принцип работы

Одновинтовой насос, который также называют шнековым или винтовым героторным, состоит из корпуса 1, в котором заключён цилиндр 2 с внутренней профилированной винтовой поверхностью. В цилиндре установлен однозаходный винт 3. Между винтом и цилиндром образуются замкнутые полости, заполняемые при работе насоса жидкостью. При вращении винта эти полости перемещаются вдоль оси насоса от всасывающей полости 4 к нагнетательной полости 5.

При работе с пастами, не способными самостоятельно перетекать через зазоры между винтом и цилиндром, геометрия цилиндра и винта может быть упрощена.

Достоинства и недостатки

Достоинства и недостатки одновинтового (шнекового) насоса аналогичны достоинствам и недостаткам винтовых насосов. Однако производительности и напоры одновинтовых насосов меньше, чем у многовинтовых (производительность до 10 м3/ч, напор до 250 м).

26

Области применения

Одновинтовые насосы используют для перекачивания загрязнённых и агрессивных жидкостей, растворов, пластических масс и паст высокой вязкости.

Рис. 24. Одновинтовой эксцентрошнековый насос в разрезе

Рис. 25. Шнековый насос

27

Пластинчатый (шиберный) ротационный насос

Рис. 26. Схема двухпластинчатого (а) и трёхпластинчатого (б) ротационного насоса:

1 – ротор, 2 – корпус (статор), 3 – пластины

Принцип работы

При сообщении вращающего момента валу насоса ротор насоса 1 приходит во вращение. Под действием центробежной силы (или под действием силы упругости пружин, находящихся под пластинами) пластины 3 прижимаются к корпусу статора 2, в результате чего образуются две полости, герметично отделённые друг от друга. Объём одной из полостей постепенно увеличивается (в эту полость происходит всасывание), а одновременно с этим объём другой полости постепенно уменьшается (из этой полости осуществляется нагнетание рабочей жидкости).

Достоинства:

•сравнительно низкая пульсация подачи (по сравнению с поршневыми и шестерёнчатыми насосами);

•достаточно низкий уровень шума;

•принципиальная возможность реализовать регулируемость рабочего объёма путём изменения эксцентриситета – величины смещения оси ротора относительно оси статора.

28

Недостатки:

•сложность конструкции и низкая ремонтопригодность;

•довольно низкие рабочие давления (до 14 МПа).

Области применения

Пластинчатые насосы широко применяются в системах объёмного гидропривода (например, в приводе металлорежущих станков). Пластинчатый насос также используется в пищевой промышленности для перекачивания паст.

а

б

Рис. 27. Пластинчатый насос простого (а) и двойного (б) действия в разрезе

29

Водокольцевой вакуум-насос

Рис. 28. Схема водокольцевого вакуумного насоса до запуска (а) и во время работы (б):

1 – корпус насоса; 2 – рабочее колесо; 3 – лопасти рабочего колеса; 4 – воздушное пространство; 5 – входной патрубок; 6 – нагнетательный патрубок

Принцип работы

Внутри цилиндрического корпуса 1 эксцентрично помещёно рабочее колесо насоса 2, снабжённое выступающими лопастями 3. Перед пуском в корпус заливается вода, которая при вращении рабочего колеса равномерно отжимается центробежной силой к внутренней поверхности корпуса, образуя кольцо. Вода заливается в таком количестве, чтобы между ротором и внутренней поверхностью водяного кольца образовалось серпообразное воздушное пространство 4, перегораживаемое лопастями колеса 3. Воздух засасывается через отверстие 5, находящееся в самой широкой части этого серпообразного пространства, и переносится к другому отверстию 6, расположенному в самой узкой части, в результате чего происходит сжатие.

Достоинства:

•простота конструкции;

•низкая чувствительность к загрязнениям;

•низкий износ благодаря отсутствию трущихся частей.

30